專利名稱：一種基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種在異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境下基于邏輯時(shí)鐘 的智能空間感知方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)實(shí)環(huán)境是一個(gè)開放的、動(dòng)態(tài)的、異步的環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，我們 可以通過在環(huán)境中部署一些傳感設(shè)備來感知環(huán)境?，F(xiàn)有的感知技術(shù)依賴于收集到的不同區(qū) 域的環(huán)境數(shù)據(jù)具有全局時(shí)鐘這一特點(diǎn)，然而，這樣的假設(shè)在真分布的普適計(jì)算環(huán)境中是不 成立的。因?yàn)閭鞲性O(shè)備分布在環(huán)境中，并且大多采用無線通信，不可避免的會(huì)有不可預(yù)計(jì)的 延時(shí)；同時(shí)，一些傳感設(shè)備出于對(duì)節(jié)能等方面的考慮，會(huì)將收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)緩存一定的時(shí) 間再作分發(fā)，這些都增加了不同傳感設(shè)備間的異步性。開放的普適計(jì)算環(huán)境下，上下文感知技術(shù)是用于感知開放、動(dòng)態(tài)的環(huán)境的一種成 熟可靠的計(jì)算機(jī)應(yīng)用手段。應(yīng)用的前提是需要感知周圍的環(huán)境，當(dāng)周圍環(huán)境滿足某一個(gè)條 件時(shí)，應(yīng)用需要做出相應(yīng)的調(diào)整來適應(yīng)環(huán)境。謂詞檢測是實(shí)現(xiàn)上下文感知的一種流行的手 段，謂詞檢測的基本過程是應(yīng)用提出一個(gè)對(duì)環(huán)境特性的規(guī)約，然后收集環(huán)境中的數(shù)據(jù)，在其 上檢測規(guī)約是否成立。環(huán)境中的上下文分布在該環(huán)境中，用于感知環(huán)境的傳感設(shè)備也分布在環(huán)境中，由 于傳感設(shè)備之間是異步的，因此感知到的環(huán)境是一個(gè)異步環(huán)境?，F(xiàn)有技術(shù)在異步環(huán)境中進(jìn) 行謂詞檢測缺少良好支持，如何得到異步環(huán)境的一致全局狀態(tài)也是一個(gè)難題。于此同時(shí)，邏 輯時(shí)鐘是一種廣泛應(yīng)用于分布式環(huán)境中的技術(shù)，異步進(jìn)程間通過維護(hù)邏輯時(shí)鐘可以達(dá)到一 種類似于同步的效果，如何將邏輯時(shí)鐘應(yīng)用在智能空間感知上并達(dá)到類似同步的效果是網(wǎng) 絡(luò)領(lǐng)域的一個(gè)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其可 以通過維護(hù)邏輯時(shí)鐘，達(dá)到在異步環(huán)境中智能感知環(huán)境的目的。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法， 其主要包括以下步驟1)在異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中安裝傳感設(shè)備，通過傳感設(shè)備將環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給環(huán)境數(shù) 據(jù)處理進(jìn)程；2)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程將環(huán)境數(shù)據(jù)封裝成本地狀態(tài)；3)多個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程間互相發(fā)送特定類型消息建立邏輯時(shí)鐘；4)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程將帶有邏輯時(shí)鐘的本地狀態(tài)發(fā)送給環(huán)境感知檢測進(jìn)程；5)環(huán)境感知檢測進(jìn)程收集所有環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)來的信息構(gòu)建一致全局狀 態(tài)；6)環(huán)境感知檢測進(jìn)程在一致全局狀態(tài)上進(jìn)行智能空間描述謂詞的檢測，當(dāng)謂詞規(guī)約成立時(shí)通知應(yīng)用程序，如此通過謂詞檢測從而感知環(huán)境狀態(tài)。整體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。上述步驟1)的具體過程為11)在異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中安裝部署需要使用的傳感設(shè)備；12)設(shè)定傳感設(shè)備采集數(shù)據(jù)的采集頻率和延遲發(fā)送的時(shí)間；傳感設(shè)備的接入需要提供相應(yīng)的參數(shù)。參數(shù)的給定需要遵循統(tǒng)一的規(guī)范，如此可 以方便環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程收集不同傳感設(shè)備的環(huán)境數(shù)據(jù)。參數(shù)的描述必須遵循如圖4所示 的DTD規(guī)范，一個(gè)典型的RFID Reader的傳感設(shè)備參數(shù)的設(shè)置如圖5所示。13)采集數(shù)據(jù)并按照設(shè)定的發(fā)送方式向環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送。上述步驟2)的具體過程為21)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程根據(jù)收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，計(jì)算定義在該進(jìn)程上的本地謂詞 命題，得到本地謂詞的取值；22)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程根據(jù)本地謂詞真假取值的變化將收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)建模為 本地狀態(tài)的變化。定義在單個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上的本地謂詞為LPit5環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程根據(jù)接收 到所有的環(huán)境數(shù)據(jù)是否使LPi成立得到一串形如TTTFFFTTFFF...的true、false交替的序 列。環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程根據(jù)得到的這串序列，將其建模為一系列的本地狀態(tài)和本地事件的 交替序列 ;Ei,o' Si 0, Ei,i，Si,i，Ei 2, Si 2. · · ο本地事件有三種a)向其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送控制消息；b)接收到其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送的控制消息；c)本地謂詞的真值變化。本地事件之間的單個(gè)本地狀態(tài)上所有環(huán)境數(shù)據(jù)的本地謂詞取值是相同的。這樣， 單個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)就被建模為一串的本地狀態(tài)的序列。如圖2中所 示，每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上的環(huán)境數(shù)據(jù)都被建模為一串本地狀態(tài)的序列。上述步驟3)的 具體過程為31)每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi都維護(hù)一個(gè)本地的向量時(shí)鐘VC，VC是一組向量[t1; t2，t3，...，tn]，每個(gè)元素tj對(duì)應(yīng)于一個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程？」，其初始值為
；32)每當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi上的本地謂詞變?yōu)閠rue時(shí)，發(fā)送包含有本地當(dāng)前的 VC向量時(shí)鐘(向量時(shí)鐘戳)的控制消息給其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，同時(shí)增加本地向量時(shí)鐘 VC中對(duì)應(yīng)本地的部分，即本地VC的第i個(gè)分量ti加1 ；33)每當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)Pi上的本地謂詞變?yōu)閒alse時(shí)，增加本地向量時(shí)鐘VC中 對(duì)應(yīng)本地的部分，即本地VC的第i個(gè)分量ti加1 ；34)每當(dāng)接收到其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送來的包含有其VC向量時(shí)鐘戳的控制 消息，環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi更新本地的VC為本地和控制消息中每個(gè)對(duì)應(yīng)元素的最大值。這樣在所有的環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上就維護(hù)了一個(gè)邏輯時(shí)鐘，每個(gè)本地狀態(tài)上都有 一個(gè)向量時(shí)間戳，即，都帶有時(shí)間特性信息。如圖2中所示，所有環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上的本 地狀態(tài)都帶有了向量時(shí)間戳。上述步驟4)的具體過程為當(dāng)每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi出現(xiàn)一個(gè)新的帶有向量時(shí)間戳的本地狀態(tài)時(shí)，發(fā)送檢測消息給環(huán)境感知檢測進(jìn)程，其中的檢測消息即為帶有本地 謂詞LPi的取值和向量時(shí)間戳的本地狀態(tài)。上述步驟5)的具體過程為51)環(huán)境感知檢測進(jìn)程根據(jù)接收到的每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)來的本地狀態(tài)構(gòu)建 一致全局狀態(tài)Snapshot，具體為假設(shè)共有η個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，G = (S1, S2, S3, ... , Sj是一個(gè)全局狀態(tài)，Si是 環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi上的本地狀態(tài)；一個(gè)全局狀態(tài)C是一致全局狀態(tài)Snapshot的條件是， 當(dāng)且僅當(dāng)C包含的任意兩個(gè)本地狀態(tài)Si, h之間的向量時(shí)間戳沒有大小關(guān)系，即Si. VC<^ Sj. VC 且 Si. VC > Sj. VC ；上述兩個(gè)向量時(shí)間戳VC1，VC2之間的大小關(guān)系定義如下VCl < VC2 當(dāng)且僅當(dāng)VCl中每一個(gè)元素都小于等于VC2中對(duì)應(yīng)元素，且至少存在 一個(gè)不相等，即對(duì)任意的i :1彡i彡n, VCl.、彡VC2.、且存在j :1彡j彡n, VCl. t」Φ VC2. tj；VCl = C2 :當(dāng)且僅當(dāng)VCl中每一個(gè)元素都等于VC2中對(duì)應(yīng)元素，即對(duì)任意的i 1 彡 i 彡 n，VCl. ti = C2.、；51)環(huán)境感知檢測進(jìn)程構(gòu)建的一系列的一致全局狀態(tài)組成一個(gè)集合，集合中的一 致全局狀態(tài)之間有一種偏序的先后關(guān)系。兩個(gè)一致全局狀態(tài)Cl = {Sn, S12，S13, · · ·，S1J，C2 = {S21, S22, S23, · · ·，S2J 之前 的先后關(guān)系定義如下Cl 彡 C2 :C1. Sli. VC 彡 C2. S2i. VC，1 彡 i 彡 η ；一致全局狀態(tài)集合和集合內(nèi)元素之間的偏序先后關(guān)系具有一種格結(jié)構(gòu)。如圖3所 示，該格結(jié)構(gòu)的每個(gè)坐標(biāo)軸是環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程產(chǎn)生的本地狀態(tài)序列，格結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn) 是一個(gè)一致全局狀態(tài)，一致全局狀態(tài)之間的先后關(guān)系在格結(jié)構(gòu)上用兩點(diǎn)之間的邊來表示。上述步驟6)的具體過程為61)環(huán)境感知檢測進(jìn)程從應(yīng)用程序得到要檢測的全局謂詞規(guī)約；全局謂詞規(guī)約是指定義在一致全局狀態(tài)上的謂詞，它由多個(gè)本地謂詞之間通過布 爾運(yùn)算而得到。例如有η個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上面都有一個(gè)本地 謂詞LPi,那么一個(gè)全局謂詞可以是LP1 Λ LP2 Λ . . . Λ LPn。我們?yōu)閼?yīng)用提出不同的全局謂詞規(guī)約提供了統(tǒng)一的支持。規(guī)約的描述必須遵循如 圖6所示的DTD規(guī)范。一個(gè)示例場景的全局謂詞規(guī)約描述如圖7所示。62)環(huán)境感知檢測進(jìn)程根據(jù)得到的全局謂詞規(guī)約在整合的格結(jié)構(gòu)上進(jìn)行全局謂詞 規(guī)約的檢測，當(dāng)規(guī)約成立時(shí)通知應(yīng)用程序，如此通過謂詞檢測從而感知環(huán)境狀態(tài)?？梢葬槍?duì) 不同的全局謂詞來生成不同的檢測算法。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有感知技術(shù)難以較好適用于開放、動(dòng)態(tài)、異步的環(huán)境的特點(diǎn)，將異步 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中對(duì)不同上下文的處理建模作為環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，通過環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程 間互相發(fā)送消息來建立邏輯時(shí)鐘，將帶有邏輯時(shí)鐘的上下文信息發(fā)送給環(huán)境感知檢測進(jìn)程 以建立一致全局狀態(tài)及一致全局狀態(tài)的格結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在其上檢測應(yīng)用提出的全局謂詞規(guī) 約，以達(dá)到感知異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的目的。利用邏輯時(shí)鐘使得環(huán)境中上下文帶上了時(shí)間特 性信息，屏蔽了異步性對(duì)感知的影響，使得到異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的一致全局狀態(tài)不再是一個(gè)難題，從而使得感知異步環(huán)境變得簡單。


圖1傳感設(shè)備和進(jìn)程間通信結(jié)構(gòu)圖，圖2多個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程間互相發(fā)送消息建立邏輯時(shí)鐘，圖3所有一致全局狀態(tài)構(gòu)成的格結(jié)構(gòu)，圖4傳感器配置描述DTD，圖5RFID Reader的配置描述，圖6全局謂詞規(guī)約配置描述DTD，圖7特定場景的全局謂詞規(guī)約配置描述。
具體實(shí)施例方式1、根據(jù)以上描述概括本發(fā)明，其主要包括以下幾個(gè)方面1)邏輯時(shí)鐘邏輯時(shí)鐘在本發(fā)明方法中起了至關(guān)重要的作用。本發(fā)明中的邏輯時(shí)鐘可以達(dá)到同 步異步進(jìn)程的作用。而且還提供了所有上下文之間的先后關(guān)系。下面給出邏輯時(shí)鐘的計(jì)算方法假設(shè)有η個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi都維護(hù)一個(gè)本地的向量 時(shí)鐘VC[t1;t2，t3，…，tn]，每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi,初始值為w，0，…， 0]；a)每當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi上的本地謂詞變?yōu)閠rue時(shí)，發(fā)送包含有本地當(dāng)前的 VC向量時(shí)鐘(向量時(shí)鐘戳)的控制消息給其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，同時(shí)增加本地向量時(shí)鐘 VC中對(duì)應(yīng)本地的部分，即本地VC的第i個(gè)分量ti加1 ；b)每當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)Pi上的本地謂詞變?yōu)閒alse時(shí)，增加本地向量時(shí)鐘VC中 對(duì)應(yīng)本地的部分，即本地VC的第i個(gè)分量ti加1 ；c)每當(dāng)接收到其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送來的包含有其VC向量時(shí)鐘戳的控制消 息，環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi更新本地的VC為本地和控制消息中每個(gè)對(duì)應(yīng)元素的最大值。d)這樣在所有的環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上就維護(hù)了一個(gè)邏輯時(shí)鐘，每個(gè)本地狀態(tài)上都 有一個(gè)向量時(shí)間戳，即，都帶有時(shí)間特性信息。如圖2中所示，所有環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上的 本地狀態(tài)都帶有了向量時(shí)間戳。2) 一致全局狀態(tài)Snapshot的獲取異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中一致全局狀態(tài)snapshot的獲取是一個(gè)難題。在本發(fā)明中，借 助于邏輯時(shí)鐘，一致全局狀態(tài)可以很方便的得到。下面給出得到一致全局狀態(tài)的方法假設(shè)有η個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi都維護(hù)一個(gè)本地的向量 時(shí)鐘vc[t1; t2，t3，…，tn]。每個(gè)本地狀態(tài)都帶有向量時(shí)鐘戳。所有環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程將 本地狀態(tài)發(fā)送給環(huán)境感知檢測進(jìn)程。環(huán)境感知檢測進(jìn)程收到這些環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送的 消息按如下方式構(gòu)建一致全局狀態(tài)在每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送的本地狀態(tài)序列上取一個(gè)本地狀態(tài)，構(gòu)成一個(gè)全局狀態(tài)G=傷1，52，53，...，511}4是環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程？1上的本地狀態(tài)。一個(gè)全局狀態(tài)C是 一致全局狀態(tài)Snapshot的條件是，當(dāng)且僅當(dāng)C包含的任意兩個(gè)本地狀態(tài)Si, Sj之間的向量 時(shí)間戳沒有大小關(guān)系，即Si. VC術(shù)Sj. VC且Si. VC > Sj. VC ；上述兩個(gè)向量時(shí)間戳VC1，VC2之間的大小關(guān)系定義如下VCl < VC2 當(dāng)且僅當(dāng)VCl中每一個(gè)元素都小于等于VC2中對(duì)應(yīng)元素，且至少存在 一個(gè)不相等，即對(duì)任意的i :1≤i≤n, VCl.、≤VC2.、且存在j :1≤j≤n, VCl. t」Φ VC2. tj；VCl = C2 :當(dāng)且僅當(dāng)VCl中每一個(gè)元素都等于VC2中對(duì)應(yīng)元素，即對(duì)任意的i 1 ≤ i ≤ n，VCl. ti = C2.、；這樣，通過不斷地接收來自各個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)來的本地狀態(tài)消息，環(huán)境感 知檢測進(jìn)程可以構(gòu)建出所有的一致全局狀態(tài)。每個(gè)一致全局狀態(tài)都包含了本地謂詞的真 值，進(jìn)而可以在其上檢測全局謂詞規(guī)約是否成立。所有的一致全局狀態(tài)構(gòu)成的集合和集合 中元素間的先后關(guān)系，構(gòu)成了一個(gè)格結(jié)構(gòu)。格結(jié)構(gòu)的每個(gè)坐標(biāo)軸是環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程的本 地狀態(tài)序列，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)一致全局狀態(tài)。一致全局狀態(tài)之間的先后關(guān)系，在格結(jié)構(gòu)上用 兩點(diǎn)之間的邊來表示。兩個(gè)一致全局狀態(tài)Cl = {Sn, S12，S13, · · ·，S1J，C2 = {S21, S22, S23, · · ·，S2J 之前 的先后關(guān)系定義如下Cl ≤ C2 :C1. Sli. VC ≤ C2. S2i. VC，1 ≤ i ≤ η ；3)基于Snapshot謂詞的環(huán)境感知基于環(huán)境感知檢測進(jìn)程得到的一致全局狀態(tài)和其組成的格結(jié)構(gòu)，就可以對(duì)應(yīng)用提 出的規(guī)約進(jìn)行檢測。對(duì)于不同類型的規(guī)約可以有不同的檢測算法。全局謂詞規(guī)約是定義在一致全局狀態(tài)上的謂詞，它由多個(gè)本地謂詞之間通過布爾 運(yùn)算而得到。例如有η個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上面都有一個(gè)本地謂 詞LPi,那么一個(gè)全局謂詞可以是LP1 Λ LP2 Λ . . . Λ LPn。2、以下通過具體的實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。首先我們描述一個(gè)典型的應(yīng)用場景。出于對(duì)節(jié)能的考慮，當(dāng)人不在房間中且房間的燈開著時(shí)，應(yīng)該自動(dòng)的把燈關(guān)掉。下面我們具體按照上面的步驟來詳細(xì)說明本場景中的具體行為。1.用戶身上綁定了一個(gè)RFID tag tag_l。我們?cè)谑覂?nèi)安裝一個(gè)RFID ReaderReader_l來檢測用戶是否在房間中，同時(shí)在室內(nèi)安裝了一個(gè)光線傳感器Light_l來 感應(yīng)燈是否開著。這兩個(gè)傳感器都采用無線通信。而且出于省電的考慮，它們都將采集到 的數(shù)據(jù)緩存在本地，每隔5分鐘才發(fā)送一次數(shù)據(jù)給運(yùn)行在室內(nèi)一臺(tái)服務(wù)器上的環(huán)境數(shù)據(jù)處 理進(jìn)程。傳感器要能部署并且被使用需要提供一些配置信息。在圖4中我們給出了傳感器 配置描述的DTD描述。圖5給出了 RFID Reader的配置描述。設(shè)置了發(fā)送周期為5分鐘。應(yīng)用提出的規(guī)約因此就是(Reader_lnot-contain tag_l) Λ (Light_l > 500)。 我們認(rèn)為感應(yīng)到的光線強(qiáng)度大于500時(shí)燈開著。全局謂詞的配置描述的DTD描述如圖6，本 場景中的配置描述如圖7。2.在服務(wù)器上，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)傳感器都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程。傳感器不 斷收集環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)分發(fā)周期發(fā)送環(huán)境數(shù)據(jù)給環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程。環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程對(duì)于定義在其上的本地謂詞Reader_l not-contain tag_l和Light_l > 500，計(jì)算當(dāng)前環(huán)境 數(shù)據(jù)得到的本地謂詞的真值，并建模本地狀態(tài)。3.每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程都維護(hù)了一個(gè)本地的向量時(shí)鐘。當(dāng)本地謂詞變?yōu)閠rue 時(shí)，環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送控制消息(帶有向量時(shí)間戳)給另外一個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程。如 圖2中所示。4.當(dāng)每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程上產(chǎn)生了一個(gè)本地狀態(tài)時(shí)，都將其發(fā)送給運(yùn)行在服務(wù) 器上的環(huán)境感知檢測進(jìn)程。5.環(huán)境感知檢測進(jìn)程將收集到的兩個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)來的本地狀態(tài)構(gòu)建為 一系列一致全局狀態(tài)，并將其構(gòu)建為如圖3所示的格結(jié)構(gòu)。6.環(huán)境感知檢測進(jìn)程根據(jù)全局謂詞規(guī)約(Reader_l not-contain tag_l) Λ (Light_l > 500)檢測格結(jié)構(gòu)中的一致全局狀態(tài)是否滿足此全局謂詞。7.當(dāng)全局謂詞規(guī)約成立時(shí)，環(huán)境感知檢測進(jìn)程通知安裝在燈光控制電路上的應(yīng)用 程序關(guān)掉燈。
權(quán)利要求
1.一種基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征主要包括以下步驟1)在異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中安裝傳感設(shè)備，通過傳感設(shè)備將環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給環(huán)境數(shù)據(jù)處 理進(jìn)程；2)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程將環(huán)境數(shù)據(jù)封裝成本地狀態(tài)；3)多個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程間互相發(fā)送特定類型消息建立邏輯時(shí)鐘；4)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程將帶有邏輯時(shí)鐘的本地狀態(tài)發(fā)送給環(huán)境感知檢測進(jìn)程；5)環(huán)境感知檢測進(jìn)程收集所有環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)來的信息構(gòu)建一致全局狀態(tài)；6)環(huán)境感知檢測進(jìn)程在一致全局狀態(tài)上進(jìn)行智能空間描述謂詞的檢測，當(dāng)謂詞規(guī)約成 立時(shí)通知應(yīng)用程序，如此通過謂詞檢測從而感知環(huán)境狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征在于步驟1)的具 體過程為11)在異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中安裝部署需要使用的傳感設(shè)備；12)設(shè)定傳感設(shè)備采集數(shù)據(jù)的采集頻率和延遲發(fā)送的時(shí)間；13)采集數(shù)據(jù)并按照設(shè)定的發(fā)送方式向環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征在于步驟2) 的具體過程為21)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程根據(jù)收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，計(jì)算定義在該進(jìn)程上的本地謂詞命題， 得到本地謂詞的取值；22)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程根據(jù)本地謂詞真假取值的變化將收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)建模為本地 狀態(tài)的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征在于步驟3) 的具體過程為31)每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi都維護(hù)一個(gè)本地的向量時(shí)鐘VC，VC是一組向量[t1;t2， t3，…，tn]，每個(gè)元素、對(duì)應(yīng)于一個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pp其初始值為W，0，-,0]；32)每當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi上的本地謂詞變?yōu)閠rue時(shí)，發(fā)送包含有本地當(dāng)前的VC 向量時(shí)鐘(向量時(shí)鐘戳)的控制消息給其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，同時(shí)增加本地向量時(shí)鐘VC 中對(duì)應(yīng)本地的部分，即本地VC的第i個(gè)分量、加1 ；33)每當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)Pi上的本地謂詞變?yōu)閒alse時(shí)，增加本地向量時(shí)鐘VC中對(duì)應(yīng) 本地的部分，即本地VC的第i個(gè)分量、加1 ；34)每當(dāng)接收到其他環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)送來的包含有其VC向量時(shí)鐘戳的控制消息， 環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi更新本地的VC為本地和控制消息中每個(gè)對(duì)應(yīng)元素的最大值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征在于步驟4) 的具體過程為當(dāng)每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi出現(xiàn)一個(gè)新的帶有向量時(shí)間戳的本地狀態(tài)時(shí)， 發(fā)送檢測消息給環(huán)境感知檢測進(jìn)程，其中的檢測消息即為帶有本地謂詞LPi的取值和向量 時(shí)間戳的本地狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征在于步驟5) 的具體過程為51)環(huán)境感知檢測進(jìn)程根據(jù)接收到的每個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程發(fā)來的本地狀態(tài)構(gòu)建一致 全局狀態(tài)Snapshot，具體為假設(shè)共有η個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程，G = (S1, S2, S3,…，SJ是一個(gè)全局狀態(tài)，Si是環(huán)境 數(shù)據(jù)處理進(jìn)程Pi上的本地狀態(tài)；一個(gè)全局狀態(tài)C是一致全局狀態(tài)Snapshot的條件是，當(dāng)且 僅當(dāng)C包含的任意兩個(gè)本地狀態(tài)Si, Sj之間的向量時(shí)間戳沒有大小關(guān)系，即Si. VC術(shù)Sj. VC 且 Si. VC > Sj. VC ；上述兩個(gè)向量時(shí)間戳VC1，VC2之間的大小關(guān)系定義如下VCl < VC2 當(dāng)且僅當(dāng)VCl中每一個(gè)元素都小于等于VC2中對(duì)應(yīng)元素，且至少存在一個(gè) 不相等，即對(duì)任意的i :1彡i彡n，VCl.、彡VC2.、且存在j :1彡j彡n, VCl. t」Φ VC2. tj；VCl = C2 :當(dāng)且僅當(dāng)VCl中每一個(gè)元素都等于VC2中對(duì)應(yīng)元素，即對(duì)任意的i 1 彡 i 彡 n，VCl. tj = C2.、；52)環(huán)境感知檢測進(jìn)程構(gòu)建的一系列的一致全局狀態(tài)組成一個(gè)集合，集合中的一致全 局狀態(tài)之間有一種偏序的先后關(guān)系；兩個(gè)一致全局狀態(tài) Cl = {Sn，S12，S13，…，S1J，C2 = {S21，S22, S23,…，S2J 之前的先 后關(guān)系定義如下Cl ≤ C2 :C1. Sli. VC ≤ C2. S2i. VC，1 ≤ i ≤ η ；一致全局狀態(tài)集合和集合內(nèi)元素之間的偏序先后關(guān)系具有一種格結(jié)構(gòu)；該格結(jié)構(gòu)的每 個(gè)坐標(biāo)軸是環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程產(chǎn)生的本地狀態(tài)序列，格結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)一致全局狀 態(tài)，一致全局狀態(tài)之間的先后關(guān)系在格結(jié)構(gòu)上用兩點(diǎn)之間的邊來表示。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，其特征在于步驟6)的具 體過程為61)環(huán)境感知檢測進(jìn)程從應(yīng)用程序得到要檢測的全局謂詞規(guī)約；62)環(huán)境感知檢測進(jìn)程根據(jù)得到的全局謂詞規(guī)約在整合的格結(jié)構(gòu)上進(jìn)行全局謂詞規(guī)約 的檢測，當(dāng)規(guī)約成立時(shí)通知應(yīng)用程序，如此通過謂詞檢測從而感知環(huán)境狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于邏輯時(shí)鐘的智能空間感知方法，首先在異步網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境中安裝傳感設(shè)備，通過傳感設(shè)備將環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程；環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程將環(huán)境數(shù)據(jù)封裝成本地狀態(tài)；多個(gè)環(huán)境數(shù)據(jù)處理進(jìn)程間互相發(fā)送特定類型消息建立邏輯時(shí)鐘；并將帶有邏輯時(shí)鐘的本地狀態(tài)發(fā)送給環(huán)境感知檢測進(jìn)程；檢測進(jìn)程收集所有處理進(jìn)程發(fā)來的信息構(gòu)建一致全局狀態(tài)，再進(jìn)行智能空間描述謂詞規(guī)約的檢測，通過謂詞檢測從而感知環(huán)境狀態(tài)。本發(fā)明利用消息傳遞帶來的邏輯時(shí)鐘上的先后關(guān)系，建模智能空間環(huán)境數(shù)據(jù)的時(shí)間特性信息，屏蔽網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的異步性對(duì)感知的影響，可以很簡單的得到智能空間的一致全局狀態(tài)，進(jìn)而便于實(shí)現(xiàn)智能空間感知。
文檔編號(hào)G06F9/54GK102122254SQ20111004666
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者呂建, 楊怡玲, 黃宇 申請(qǐng)人:南京大學(xué)